Theorem zarmxt1 34334

Description: The Zariski topology restricted to maximal ideals is T₁ . (Contributed by Thierry Arnoux, 16-Jun-2024.)

Hypotheses

Ref	Expression
zartop.1	⊢ 𝑆 = (Spec‘𝑅)
zartop.2	⊢ 𝐽 = (TopOpen‘𝑆)
zarmxt1.1	⊢ 𝑀 = (MaxIdeal‘𝑅)
zarmxt1.2	⊢ 𝑇 = (𝐽 ↾t 𝑀)

Assertion

Ref	Expression
zarmxt1	⊢ (𝑅 ∈ CRing → 𝑇 ∈ Fre)

Proof of Theorem zarmxt1

Dummy variables 𝑖 𝑗 𝑘 𝑙 𝑚 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		zartop.1	. . . 4 ⊢ 𝑆 = (Spec‘𝑅)
2		zartop.2	. . . 4 ⊢ 𝐽 = (TopOpen‘𝑆)
3	1, 2	zartop 34330	. . 3 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → 𝐽 ∈ Top)
4		zarmxt1.1	. . . 4 ⊢ 𝑀 = (MaxIdeal‘𝑅)
5	4	fvexi 6899	. . 3 ⊢ 𝑀 ∈ V
6		zarmxt1.2	. . . 4 ⊢ 𝑇 = (𝐽 ↾t 𝑀)
7		resttop 23367	. . . 4 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑀 ∈ V) → (𝐽 ↾t 𝑀) ∈ Top)
8	6, 7	eqeltrid 2869	. . 3 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑀 ∈ V) → 𝑇 ∈ Top)
9	3, 5, 8	sylancl 598	. 2 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → 𝑇 ∈ Top)
10		eqid 2765	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (LSSum‘(mulGrp‘𝑅)) = (LSSum‘(mulGrp‘𝑅))
11	10	mxidlprm 33817	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ (MaxIdeal‘𝑅)) → 𝑚 ∈ (PrmIdeal‘𝑅))
12	11	ex 418	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → (𝑚 ∈ (MaxIdeal‘𝑅) → 𝑚 ∈ (PrmIdeal‘𝑅)))
13	12	ssrdv 3944	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → (MaxIdeal‘𝑅) ⊆ (PrmIdeal‘𝑅))
14	13	adantr 486	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → (MaxIdeal‘𝑅) ⊆ (PrmIdeal‘𝑅))
15		eqid 2765	. . . . . . 7 ⊢ (PrmIdeal‘𝑅) = (PrmIdeal‘𝑅)
16	14, 4, 15	3sstr4g 3991	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑀 ⊆ (PrmIdeal‘𝑅))
17		sseq2 3964	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑗 = 𝑙 → (𝑖 ⊆ 𝑗 ↔ 𝑖 ⊆ 𝑙))
18	17	cbvrabv 3428	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗} = {𝑙 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑙}
19		sseq1 3963	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑖 = 𝑘 → (𝑖 ⊆ 𝑙 ↔ 𝑘 ⊆ 𝑙))
20	19	rabbidv 3425	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑖 = 𝑘 → {𝑙 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑙} = {𝑙 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑘 ⊆ 𝑙})
21	18, 20	eqtrid 2812	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑖 = 𝑘 → {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗} = {𝑙 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑘 ⊆ 𝑙})
22	21	cbvmptv 5217	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}) = (𝑘 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑙 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑘 ⊆ 𝑙})
23	1, 2, 15, 22	zartopn 34329	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → (𝐽 ∈ (TopOn‘(PrmIdeal‘𝑅)) ∧ ran (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}) = (Clsd‘𝐽)))
24	23	adantr 486	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → (𝐽 ∈ (TopOn‘(PrmIdeal‘𝑅)) ∧ ran (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}) = (Clsd‘𝐽)))
25	24	simpld 500	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝐽 ∈ (TopOn‘(PrmIdeal‘𝑅)))
26		toponuni 23121	. . . . . . 7 ⊢ (𝐽 ∈ (TopOn‘(PrmIdeal‘𝑅)) → (PrmIdeal‘𝑅) = ∪ 𝐽)
27	25, 26	syl 18	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → (PrmIdeal‘𝑅) = ∪ 𝐽)
28	16, 27	sseqtrd 3974	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑀 ⊆ ∪ 𝐽)
29		simpl 488	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑅 ∈ CRing)
30	29	crngringd 20372	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑅 ∈ Ring)
31		simpr 490	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑚 ∈ ∪ 𝑇)
32	6	unieqi 4886	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ∪ 𝑇 = ∪ (𝐽 ↾t 𝑀)
33	31, 32	eleqtrdi 2875	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑚 ∈ ∪ (𝐽 ↾t 𝑀))
34	3	adantr 486	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝐽 ∈ Top)
35		eqid 2765	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ∪ 𝐽 = ∪ 𝐽
36	35	restuni 23369	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑀 ⊆ ∪ 𝐽) → 𝑀 = ∪ (𝐽 ↾t 𝑀))
37	34, 28, 36	syl2anc 596	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑀 = ∪ (𝐽 ↾t 𝑀))
38	33, 37	eleqtrrd 2868	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑚 ∈ 𝑀)
39	38, 4	eleqtrdi 2875	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑚 ∈ (MaxIdeal‘𝑅))
40		eqid 2765	. . . . . . . . . 10 ⊢ (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
41	40	mxidlidl 33810	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑚 ∈ (MaxIdeal‘𝑅)) → 𝑚 ∈ (LIdeal‘𝑅))
42	30, 39, 41	syl2anc 596	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑚 ∈ (LIdeal‘𝑅))
43		eqid 2765	. . . . . . . . . 10 ⊢ (LIdeal‘𝑅) = (LIdeal‘𝑅)
44	22, 43	zarclssn 34327	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ (LIdeal‘𝑅)) → ({𝑚} = ((𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗})‘𝑚) ↔ 𝑚 ∈ (MaxIdeal‘𝑅)))
45	44	biimpar 483	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ (LIdeal‘𝑅)) ∧ 𝑚 ∈ (MaxIdeal‘𝑅)) → {𝑚} = ((𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗})‘𝑚))
46	29, 42, 39, 45	syl21anc 851	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → {𝑚} = ((𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗})‘𝑚))
47	22	funmpt2 6579	. . . . . . . 8 ⊢ Fun (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗})
48		fvex 6898	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (PrmIdeal‘𝑅) ∈ V
49	48	rabex 5311	. . . . . . . . . 10 ⊢ {𝑙 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑘 ⊆ 𝑙} ∈ V
50	49, 22	dmmpti 6683	. . . . . . . . 9 ⊢ dom (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}) = (LIdeal‘𝑅)
51	42, 50	eleqtrrdi 2876	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑚 ∈ dom (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}))
52		fvelrn 7075	. . . . . . . 8 ⊢ ((Fun (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}) ∧ 𝑚 ∈ dom (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗})) → ((𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗})‘𝑚) ∈ ran (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}))
53	47, 51, 52	sylancr 599	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → ((𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗})‘𝑚) ∈ ran (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}))
54	46, 53	eqeltrd 2865	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → {𝑚} ∈ ran (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}))
55	24	simprd 501	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → ran (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}) = (Clsd‘𝐽))
56	54, 55	eleqtrd 2867	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → {𝑚} ∈ (Clsd‘𝐽))
57	38	snssd 4754	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → {𝑚} ⊆ 𝑀)
58	35	restcldi 23380	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ⊆ ∪ 𝐽 ∧ {𝑚} ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ {𝑚} ⊆ 𝑀) → {𝑚} ∈ (Clsd‘(𝐽 ↾t 𝑀)))
59	28, 56, 57, 58	syl3anc 1398	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → {𝑚} ∈ (Clsd‘(𝐽 ↾t 𝑀)))
60	6	fveq2i 6888	. . . 4 ⊢ (Clsd‘𝑇) = (Clsd‘(𝐽 ↾t 𝑀))
61	59, 60	eleqtrrdi 2876	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → {𝑚} ∈ (Clsd‘𝑇))
62	61	ralrimiva 3159	. 2 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → ∀𝑚 ∈ ∪ 𝑇{𝑚} ∈ (Clsd‘𝑇))
63		eqid 2765	. . 3 ⊢ ∪ 𝑇 = ∪ 𝑇
64	63	ist1 23528	. 2 ⊢ (𝑇 ∈ Fre ↔ (𝑇 ∈ Top ∧ ∀𝑚 ∈ ∪ 𝑇{𝑚} ∈ (Clsd‘𝑇)))
65	9, 62, 64	sylanbrc 595	1 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → 𝑇 ∈ Fre)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2146  ∀wral 3081  {crab 3418  Vcvv 3457   ⊆ wss 3906  {csn 4591  ∪ cuni 4874   ↦ cmpt 5194  dom cdm 5663  ran crn 5664  Fun wfun 6534  ‘cfv 6540  (class class class)co 7419  Basecbs 17291   ↾_t crest 17495  TopOpenctopn 17496  LSSumclsm 19748  mulGrpcmgp 20260  Ringcrg 20359  CRingccrg 20360  LIdealclidl 21380  PrmIdealcprmidl 21510  Topctop 23100  TopOnctopon 23117  Clsdccld 23223  Frect1 23514  MaxIdealcmxidl 33806  Speccrspec 34316

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2737  ax-rep 5240  ax-sep 5259  ax-nul 5271  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7742  ax-ac2 10462  ax-cnex 11171  ax-resscn 11172  ax-1cn 11173  ax-icn 11174  ax-addcl 11175  ax-addrcl 11176  ax-mulcl 11177  ax-mulrcl 11178  ax-mulcom 11179  ax-addass 11180  ax-mulass 11181  ax-distr 11182  ax-i2m1 11183  ax-1ne0 11184  ax-1rid 11185  ax-rnegex 11186  ax-rrecex 11187  ax-cnre 11188  ax-pre-lttri 11189  ax-pre-lttrn 11190  ax-pre-ltadd 11191  ax-pre-mulgt0 11192

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3067  df-ral 3082  df-rex 3092  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3419  df-v 3459  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4287  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-tp 4596  df-op 4598  df-uni 4875  df-int 4915  df-iun 4960  df-iin 4961  df-br 5112  df-opab 5176  df-mpt 5195  df-tr 5221  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-se 5617  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-pred 6306  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6496  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-isom 6549  df-riota 7376  df-ov 7422  df-oprab 7423  df-mpo 7424  df-rpss 7730  df-om 7869  df-1st 7992  df-2nd 7993  df-frecs 8284  df-wrecs 8315  df-recs 8364  df-rdg 8403  df-1o 8459  df-oadd 8463  df-er 8700  df-en 8950  df-dom 8951  df-sdom 8952  df-fin 8953  df-fi 9378  df-dju 9903  df-card 9941  df-ac 10116  df-pnf 11260  df-mnf 11261  df-xr 11262  df-ltxr 11263  df-le 11264  df-sub 11458  df-neg 11459  df-nn 12249  df-2 12318  df-3 12319  df-4 12320  df-5 12321  df-6 12322  df-7 12323  df-8 12324  df-9 12325  df-n0 12520  df-z 12607  df-dec 12728  df-uz 12879  df-fz 13552  df-struct 17229  df-sets 17246  df-slot 17264  df-ndx 17276  df-base 17292  df-ress 17313  df-plusg 17345  df-mulr 17346  df-sca 17348  df-vsca 17349  df-ip 17350  df-tset 17351  df-ple 17352  df-rest 17497  df-topn 17498  df-0g 17516  df-topgen 17518  df-mre 17660  df-mgm 18720  df-sgrp 18809  df-mnd 18825  df-submnd 18879  df-grp 19047  df-minusg 19048  df-sbg 19049  df-subg 19233  df-cntz 19431  df-lsm 19750  df-cmn 19896  df-abl 19897  df-mgp 20261  df-rng 20275  df-ur 20308  df-ring 20361  df-cring 20362  df-subrg 20719  df-lmod 21033  df-lss 21103  df-lsp 21143  df-sra 21344  df-rgmod 21345  df-lidl 21382  df-rsp 21383  df-prmidl 21511  df-lpidl 21540  df-top 23101  df-topon 23118  df-bases 23153  df-cld 23226  df-t1 23521  df-mxidl 33807  df-idlsrg 33855  df-rspec 34317

This theorem is used by: (None)